(57)【要約】【課題】  金属製多孔質体を取り付けることによって空力音の低減を図ったパンタグラフにおいて、さらに、アーク放電の発生を防止できるように改良を加えたパンタグラフを提供する。【解決手段】  パンタグラフ１の風防カバー３１は非導電性の材料で作製されており、同風防カバー３１の表面には、複数枚の金属製多孔質材４０が貼り付けられている。多孔質材４０の各々はリベット４３で、風防カバー３１の裏面に配設された銅板５０と導通している。銅板５０は途中で分岐して、分岐した部分５０ｂが風防カバー３１の表面に折り返されて、台枠３０にボルトＢとナットＮで固定されている。これにより、多孔質材４０と台枠３０とが銅板５０を介して導通して多孔質材４０が電気的に浮いた状態とならず、多孔質体４０と台枠３０間で放電が生じるのを防ぐことができる。【選択図】図１
2010022167.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
摺り板を介してトロリ線に押し付けられる舟体、該舟体を昇降可能に支持する枠組、該枠組を車体屋根に搭載する台枠、及び、該台枠を前記車体屋根に絶縁状態で固定する碍子、を備えるパンタグラフであって、
前記碍子以外のパンタグラフの部分、若しくは、該部分を覆う風防カバーを非導電性の材料で構成し、
該非導電性の部分若しくは風防カバーの表面に導電性の多孔質材を貼り付け、
該導電性の多孔質材と前記台枠若しくは枠組の集電電流通電経路との間を導電性の部材で導通させたことを特徴とするパンタグラフ。
【請求項２】
前記多孔質材と前記台枠若しくは枠組の集電電流通電経路との間の導通箇所は１ヶ所であることを特徴とする請求項１記載のパンタグラフ。
【請求項３】
前記多孔質材が分割されて貼り付けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載のパンタグラフ。
【請求項４】
前記多孔質材と前記導電性部材とは、導電性締め付け具により導通されており、
導通部においては、前記多孔質材が機械的に圧縮されていることを特徴とする請求項１、２又は３に記載のパンタグラフ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空中に架設されたトロリ線（架線）から鉄道車両に電気を供給するパンタグラフに関する。特には、空力音を低減させる改良を加えたパンタグラフに関する。
【背景技術】
【０００２】
新幹線などの鉄道車両の沿線の騒音低減には、車両から発する空力音の低減が不可欠である。主な空力音源としては、パンタグラフから発する空力音が挙げられる。パンタグラフの空力音の低減対策としては多くの提案がなされており、そのほとんどは、パンタグラフの構成部材の形状を平滑にして、部材の表面で生じる空気の流れの剥離を抑制する方法である。しかしながら、部材の平滑化を進めると、部材の揚力特性が流れ場の変化、特に迎角の変化に対して敏感になる。パンタグラフが架線を押し付ける力、即ち押上力の平均値は６０〜１００Ｎ程度であることが望ましいが、パンタグラフが迎角変化に対して敏感な揚力特性を有する場合には、この押上力が過大となったり、過小となったりする可能性がある。したがって、空力音低減のために形状を平滑化することには限界がある。
【０００３】
一方、空力音の低減対策の他の例として、鉄道車両の開口部のエッジなどに柔毛材を取り付ける方法も提案されている（例えば、特許文献１、２参照）。この方法では、柔毛材によって強い渦の発生を弱めて、壁面に生じる圧力変動を小さくすることで空力音を低減している。しかしながら、この方法では、長期間の使用により柔毛材が劣化するなど耐久性が十分でなく、頻繁なメンテナンスが必要である。
【特許文献１】特開平７−２２５０４８号公報
【特許文献２】特開２００３−２６３１７１号公報
【０００４】
そこで、パンタグラフの一部表面（気流が剥離する付近）に金属製の多孔質体を取り付けることにより空力音を低減させる技術が開発中である。気流が剥離する付近に多孔質体を取り付けると、多孔質体に気流が衝突して物体近傍の空気の流れが緩やかになり、渦が弱くなることにより、部材表面の圧力振動が小さくなって空力音が低減すると考えられる。パンタグラフに対して多孔質体を適用した風洞実験結果では、約３ｄＢの低下が得られている。
【０００５】
ところで、この多孔質体を風防カバーに取り付ける場合には、風防カバー全体に金属製の多孔質体を取り付けることが好ましい。取り付ける際は、風防カバーに多孔質体を接着材で貼り付け、さらにリベットで風防カバーに固定するのが一般的である。風防カバーがＦＲＰなどの絶縁性材料で作製されている場合、導電性を有する金属製多孔質体の面積が大いことと、この多孔質体とパンタグラフとは電気的に絶縁されていることから以下の不具合が発生するおそれがある。
すなわち、トロリ線と金属製多孔質体との間のキャパシタンスにより、多孔質体に電荷が誘導され、多孔質体とパンタグラフの台枠間に数千ボルトの電位差が発生する。多孔質体と風防カバー、あるいは、パンタグラフ台枠等に雪や雨が付着すると、これらに含まれる塩分によって水分が付着した部分の絶縁性が低下する。すると、この部分で金属製多孔質体と台枠間に継続的なアーク放電が発生する可能性がある。
なお、発生するアーク電流の電流密度は小さく大きな損傷を起こすものではないが、連続的に発生するとその部分が損耗するような不具合が発生するおそれもありうる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであって、金属製多孔質体を取り付けることによって空力音の低減を図ったパンタグラフにおいて、さらに、アーク放電の発生を防止できるように改良を加えたパンタグラフを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のパンタグラフは、  摺り板を介してトロリ線に押し付けられる舟体、該舟体を昇降可能に支持する枠組、該枠組を車体屋根に搭載する台枠、及び、該台枠を前記車体屋根に絶縁状態で固定する碍子、を備えるパンタグラフであって、  前記碍子以外のパンタグラフの部分、若しくは、該部分を覆う風防カバーを非導電性の材料で構成し、  該非導電性の部分若しくは風防カバーの表面に導電性の多孔質材を貼り付け、  該導電性の多孔質材と前記台枠若しくは枠組の集電電流通電経路との間を導電性の部材で導通させたことを特徴とする。
【０００８】
パンタグラフの構成部材の一部に多孔質材を貼り付けると、パンタグラフから発する空力音を低減することができ、騒音対策として有効である。しかし、金属製多孔質材とパンタグラフとが電気的に絶縁された状態にあると、多孔質材周囲の電気的な環境によっては、金属製多孔質材に電荷が誘導されて、多孔質材とパンタグラフの台枠間に数千ボルトの電位差が発生し、多孔質材と台枠間にアーク放電が発生するおそれがある。そこで、本発明においては、多孔質材と台枠若しくは枠組の集電電流通電経路とを導通させて、金属製多孔質材が電気的に浮いた状態とならないようにしたので、多孔質体と台枠間で放電が生じるのを防ぐことができる。
【０００９】
本発明においては、  前記多孔質材と前記台枠若しくは枠組との間の導通箇所は１ヶ所であることが好ましい。
多孔質材と台枠若しくは枠組とを複数の箇所で導通させると、多孔質材と台枠若しくは枠組とが閉回路を形成して、トロリ線に流れる交流電流による誘導起電力が発生するおそれがあるので、多孔質材と台枠若しくは枠組とは１ヶ所で導通していることが好ましい。
【００１０】
本発明においては、  前記多孔質材が分割されて貼り付けられていてもよい。
風防カバーなど比較的面積の広いものについては、多孔質材を分割して貼り付けておき、分割された各々の多孔質材を導電体により接続した後、台枠若しくは枠組と導通させる。
【００１１】
本発明においては、  前記多孔質材と前記導電性部材とは、導電性締め付け具により導通されており、  導通部においては、前記多孔質材が機械的に圧縮されていることが好ましい。
多孔質材を、導電性締め付け具で固定する位置で予め機械的に圧縮して押し潰しておくことにより、締め付け具で締め付ける際の強度が得られる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、上述したように、風防カバーの表面に取り付けた金属製多孔質体を台枠と導通させることにより、多孔質体と台枠間に発生するアーク放電を防いでいる。したがって、多孔質材を使用した空力音低減対策が施されたパンタグラフにおいて、アーク放電の発生などの不具合が起こらないパンタグラフを提供できる。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係るパンタグラフを説明する図であり、図１（Ａ）は正面図、図１（Ｂ）は図１（Ａ）の一部を拡大して示す図である。
図２は、図１のパンタグラフの風防カバーの裏面を示す図である。
図３は、図１のパンタグラフの全体の構造を示す斜視図である。
図１や図３に示すように、この例のシングルアーム型パンタグラフ１は、トロリ線Ｔから車両Ｂに給電を行うためのものであり、トロリ線Ｔに押し付けられる舟体１０と、舟体１０を昇降可能に支持する枠組２０とを備える。枠組２０は、車体Ｂの屋根に設けられた台枠３０（図１参照）に搭載されている。台枠３０は風防カバー３１で覆われており、絶縁碍子３３により屋根に対して電気的に絶縁された状態で固定されている。
【００１４】
舟体１０は、トロリ線Ｔに対して横方向（車両の左右方向）に伸びる細長い部材であり、その上部にはトロリ線Ｔと摺動接触する摺り板１１が取り付けられている。この例では、舟体１１の断面形状は矩形である。摺り板１１は、一例として鉄製の焼結合金であり、長さが例えば５００〜６００ｍｍである。摺り板１１の両側には、斜め下方に湾曲して延びるホーン１２が設けられている。ホーン１２は一例として金属製である。
【００１５】
枠組２０は、上枠２１と下枠２２とを有し、両者は中間ヒンジ２３により回動可能に連結されている。上下枠２１、２２、中間ヒンジ２３は、一例として鋼製である。上枠２１の上端は舟体１０に固定されており、下枠２２の下端は台枠３０に回動可能に支持されている。台枠３０は、一例として鋼製である。台枠３０は、風防カバー３１で覆われている。風防カバー３１は流線型の部材であり、一例として、非導電性のＦＲＰ（Fiber Reinforced Plastics）製である。同カバー３１内に、枠組２０を昇降させるアクチュエータやバネ等（図示されず）が収容されている。
【００１６】
図３に示すように、摺り板１０の進行方向前面、上枠２１の上端の側面、中間ヒンジ２３の側面、下枠２２の下端の側面、及び、風防カバー３１の表面には、多孔質材４０が貼り付けられている。多孔質材４０は、微細な連結多孔構造を持ち、気体が通過可能な網目状骨格状構造を有するものである。多孔質材４０は金属性で、一例として発泡ニッケルを使用できる。なお、多孔質材としては、ウレタンフォームのような非金属性のものでも同様の空力音低減効果が得られるが、耐久性等の点から金属製のものが現実的と考えられる。
【００１７】
また、多孔質材４０としては、空力音低減を目的とする場合には、一般的な吸音効果を目的とする場合に比べてセルの大きいものを使用する。例えば、長さ２５ｍｍ（１インチ）の直線上の気泡の数を表すセル範囲が６〜２３、特には１１〜１６のものが好ましい。また、気孔率は、８０％以上であることが好ましい。
【００１８】
多孔質材４０は、接着剤で各被貼付部に貼り付けられ、適宜な個所でリベット４３などで固定される。風防カバー３１に取り付ける際は、適当な寸法に裁断した複数の多孔質材４０をカバー３１の上面の全体に接着剤４１で貼り付け、各多孔質材の周囲をリベット４３でカバーに固定する。図３は、７枚の多孔質材４０を貼り付けた例を示している。
【００１９】
このような方法で風防カバー３１に多孔質材４０を取り付けると、多孔質体４０と台枠３０とは電気的に絶縁されている状態となる。このような場合、前述のように、トロリ線と多孔質体との間のキャパシタンスにより、多孔質体に電荷が誘導されて、多孔質体とパンタグラフの台枠間に数千ボルトの電位差が発生し、多孔質体と台枠間にアーク放電が発生する可能性がある。そこで、本発明においては、以下に説明するように、多孔質体４０と台枠３０とを導電的に接続している。
【００２０】
風防カバー３１の裏面には、図２に示すように、帯状の銅板５０（ｔ＝０．５）が全長に渡って配設されている。この例では、銅板５０は、風防カバー３１の裏面の一側面に沿って一方の端部から他方の端部まで長さ方向に配設されている。この例では、複数本（３本）の銅板５０をつないで配設している。
【００２１】
銅板５０は、多孔質材４０を風防カバー３１に固定するリベット４３と共締めされている。または、銅板固定用にそれらと別のリベットを用いてもよい。ここで、分割された多孔質材４０の各々においてリベット４３で多孔質材４０と銅板５０とを共締めする。
【００２２】
共締めする際、図１（Ａ）に示すように、まず、銅板を固定するリベット４３を打つ位置で、多孔質材４０を押し潰して凹部４０ａを形成する。多孔質材４０の厚さが１０ｍｍの場合は１ｍｍ以下に、厚さが５ｍｍの場合は０．５ｍｍ以下に押し潰しておくことが好ましい。このように押し潰しておくことにより、リベット４３を打つ際の圧縮に対する強度が得られる。そして、リベット４３を、多孔質材４０の側から、下から順に歯付座金４５と平座金４６とを介して、押し潰された多孔質材凹部４０ａ、風防カバー３１、銅板５０に差し込む。そして、リベット４３の、銅板５０から突き出た先端に平座金４７を挿入して、先端を叩き潰して圧着する。平座金４６、４７、歯付座金４５は、オーステナイト系ステンレス（ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３０５等）を使用する。リベット４３の叩き潰された先端部４３ａと平座金４７とは、水が浸入しないように、全体がエポキシ樹脂４８で覆われている。歯付座金４５が多孔質材４０に食い込んでいるので、多孔質材４０とリベット４３とは確実に導通しており、さらに、このリベット４３によって、多孔質材４０と銅板５０とが導通する。
また、分割された多孔質材４０の各々において上述のようにリベット４３で多孔質材４０と銅板５０とを導通させているので、全ての多孔質材４０を銅板５０と導通させることができる。
【００２３】
銅板５０は、途中の１ヶ所で、台枠３０の集電電流通電経路に導通している。この導通部においては、図２に示すように、銅板５０が風防カバー３１の横方向に分岐している。そして、分岐した銅板５０ａが、図１（Ａ）に示すように、風防カバー３１の裏面からカバー側縁で折り返されてカバー３１の表面に延びている。そして、風防カバー表面に折り返された部分５０ｂが、台枠３０と風防カバー３１とを固定するボルトＢとナットＮによって固定されている。つまり、風防カバー３１の表面から、銅板の折り返された部分５０ｂ、風防カバー３１、台枠３０の順にボルトＢが通されて、台枠３０から突き出たボルトＢの先端にナットＮが螺合している。これにより、銅板５０と台枠３０とが導通する。そして、銅板５０は前述のように多孔質材４０と導通しているので、多孔質材４０と台枠３０とが導通する。
【００２４】
これにより、金属製多孔質材４０が台枠３０に対して電気的に浮いた状態とはならず、多孔質材４０が帯電して台枠３０との間にアーク放電が発生することを防ぐことができる。なお、多孔質材４０と同部材と導通する台枠３０とが閉回路を形成すると、トロリ線を流れる交流電流による誘導起電力が発生する可能性があるので、銅板５０と台枠３０とは１ヶ所のみで導通させている。
【００２５】
この例では、風防カバー３１に取り付けた多孔質材４０について説明したが、上枠の上端や中間ヒンジ、下枠の下端に取り付けた多孔質材においても、本発明のように多孔質体と上枠や下枠とを導通させることによって、同様の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の実施の形態に係るパンタグラフを説明する図であり、図１（Ａ）は正面図、図１（Ｂ）は図１（Ａ）の一部を拡大して示す図である。
【図２】図１のパンタグラフの風防カバーの裏面を示す図である。
【図３】図１のパンタグラフの全体の構造を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００２７】
１  パンタグラフ                  １０  舟体
１１  摺り板                        １２  ホーン
２０  枠組                          ２１  上枠
２２  下枠                          ２３  中間ヒンジ
３０  台枠                          ３１  風防カバー
３３  碍子                          ４０  多孔質体
４１  接着材                        ４３  リベット
４５  歯付座金                      ４６、４７  平座金
４８  エポキシ樹脂                  ５０  銅板
【図１】
2010022167.tif 000003
【図２】
2010022167.tif 000004
【図３】
2010022167.tif 000005